碳钢线行业市场需求与投资规划

碳钢线行业市场需求与投资规划金刚线行业概况（一）金刚线逐步实现在光伏行业的完全渗透2011-2014年，金刚线在光伏行业渗透率较低，主要是因为2014年前，金刚线产品供应主要集中于日本供应商，金刚线单价较高，同传统砂浆游离磨料切割硅片相比，不具备成本优势；同时，国内金刚线生产企业的产品开发，尚处于起步阶段。2015-2016年，金刚线在单晶硅切片领域的渗透率提升至35-55%，主要是因为国内金刚线生产企业在产品生产技术取得突破，打破日本供应商在行业内的垄断，金刚线产品单价由2014年的300-600元/公里下降至2016年的200-500元/公里；同时，单晶硅相较多晶硅质地更为均匀，从而率先实现金刚线工艺配套。相较传统砂浆游离磨料切割工艺，金刚线切割速度提高4-5倍，切割硅片出片率提升15-20%，此外切片质量更为稳定，对环境污染较小。但2015-2016年，金刚线在单晶硅切片领域的渗透率仍较低，主要是因为金刚线在多晶硅切片领域，尚未解决金刚线切割导致的后端制绒工艺问题，影响多晶硅片的转化效率。2017年至今，金刚线在单晶硅切片及多晶硅切片领域的渗透率逐步提升；一方面，单晶硅切片领域率先实现金刚线工艺的全面应用；另一方面，多晶硅切片领域通过黑硅及PERC等技术的成熟解决了后端制绒工艺问题，大幅降低成本的同时提升了电池效率，带来了金刚线在多晶硅片切割应用的快速发展。此外，随着金刚线切片技术的大规模应用，单晶硅片的生产成本大幅下降；同时，由于单晶硅片的转化率更高，相较多晶硅片逐步体现出性价比优势。2021年，单晶硅片市场份额达94．5%，因此，目前金刚线切割硅片主要应用于单晶硅片切割领域。（二）金刚线行业市场需求不断扩大2011年以来，光伏装机规模扩增带动硅片产能及产量增长；同时，金刚线切片工艺实现在硅片切割领域的完全渗透，共同推动金刚线市场容量不断扩大。根据中国光伏行业协会数据，2021年全球光伏新增装机规模同比增长31%达到创历史新高的170GW，乐观估计2022年到2025年全球新增光伏装机容量仍将维持持续增长趋势。受益于下游行业的增长，金刚线未来市场需求也将不断扩大。（三）金刚线行业市场竞争加剧金刚线产品市场容量的扩大，主要受益于下游行业光伏发电市场竞争力的提升。因此，下游光伏行业降本增效的趋势，亦推动金刚线行业技术、成本等的市场竞争。其中，技术竞争主要体现为金刚线产品的细线化，成本竞争主要体现为通过规模化生产降低产品的单位成本。金刚线直径及微粉粒度同硅片切割质量及切削损耗量相关，较小的线径和微粉粒度有利于降低切削损耗和生产成本，因此金刚线线径将呈不断下降趋势。除金刚线产品技术的细线化竞争外，以美畅股份、聚成科技、高测股份等为代表的企业通过单机9线、单机12线、单机15线等的产能升级改造以及新建产能等方式，实现产品规模效应，提高产品成本竞争力。细线化薄片化带来金刚线单位需求增加金刚线耗材属性，细线化、薄片化带动单位需求显著增加。光伏硅片生产环节中，金刚线消作为耗材，消耗量与硅片产量成正比。每片硅片出货量对应1．5米金刚线消耗，按单片硅片4W测算则单GW光伏需求对应37．5万千米金刚线需求。然而，在硅料价格高企背景下，光伏硅片出现明显薄片化趋势，同时金刚线出现明显细线化趋势，两者合力提升单位硅料出片率。美畅股份最新数据显示，以38m金刚线切割硅棒，获取厚度在165-160m的182硅片，对应约4米单片线耗，以每片7．59W试算，则单GW金刚线耗增加至52．7万千米，对比以往增加40．53%。受降本及新型电池片技术渗透驱动，硅片薄片化趋势仍在延续。CPIA发布中国光伏产业路线显示，p型单晶硅片平均厚度在170m左右，较2020年下降5m，用于TOPCon电池的n型硅片平均厚度为165m，用于异质结电池的硅片厚度约150m，用于IBC电池的硅片厚度约130m。同时，硅料价格仍在高位，驱动金刚线进一步细线化，美畅股份40m线径以上产品出货占比快速减少，36m出货占比已接近40%，恒星线径35m的金刚线产品已经进入试用阶段。进一步薄片化及细线化，有望驱动单GW金刚线需求在52．7万千米的基础上，进一步增加。硅片环节扩产快，金刚线潜在需求巨大。光伏硅片环节近年来呈现隆基股份及中环股份双寡头格局，2020年底隆基股份具备硅片产能85GW，中环股份具备硅片产能55GW，硅片制造全行业产能265．3GW。隆基及中环两者市占率分别为32．04%、20．73%。2021年以来光伏行业持续保持全球范围高景气，同时重大产业扶持政策集中释放，构建行业长期景气预期，因此各大企业加速产能扩张。以京运通、上机数控为代表的多家企业宣布扩产，跨界进入硅片制造领域。根据公司公告，2021年底隆基股份硅片名义产能达105GW；中环股份硅片名义产能达85GW，全行业名义产能425．1GW，目前已公开远期规划产能合计达660GW。光伏整体高景气引发全行业扩产，硅片行业扩产速度较快，产能扩建最快在100天内，行业规模扩张目前仍然主要受限于硅料环节。根据中国光伏协会CPIA统计，2021年度全国硅片产量为227GW，同时预测2022年全国硅片产量不少于293GW。然而，如果按各个硅片厂商规划产能测算，2021底硅片行业名义年产能425．1GW，硅片行业远期名义年产能660GW，假设排产率100%，则金刚线潜在需求最大可达3．48亿千米。光伏行业高景气，金刚线行业乘风起金刚线主要用于晶体硅、蓝宝石、磁性材料等硬脆材料切割。金刚线指通过工序将金刚石微粉固结在高强度母线上形成的线锯。金刚线与被切割物间形成相对高速磨削运动，达到切割的目的。从产业链的角度来看，上游主要为原材料，具体包括母线、金刚石微粉、金属镍以及工字轮等，中游为金刚线制造环节，通过镀镍、上砂、水洗等工序进行金刚线生产；下游市场方面，金刚线主要用于晶体硅切割和蓝宝石切割，其中晶体硅切割包括开方、截断以及硅片切割，开方和截断环节使用较粗的金刚线（250μm以上），硅片切割则采用较细的金刚线，目前主流产品规格迭代至33-38μm；蓝宝石切割对金刚线线径要求居中，通常采用100-250μm的规格。金刚线行业的技术水平及发展趋势金刚线作为硬脆材料切割的重要耗材，直接决定了下游切片厂商切片的质量和成本。金刚线在切割过程中要承受高频率的往复运动和较大的张力，金刚线的金刚石分布密度和固结强度、金刚石切割能力、钢线的抗疲劳性能等方面都直接影响金刚线的性能。本行业研发、生产技术工艺复杂，技术迭代较快，制程控制严苛，各个生产环节对技术工艺人员的要求较高。在行业的主要应用方向硅切片领域，近年受硅料价格上涨、N型电池片渗透率提高等因素影响，线径细线化的演进速度进一步提高，较小的线径和介质粒度有利于降低切削损耗和生产成本。根据CPIA《中国光伏产业发展路线图（2021版）》，2021年金刚线母线直径已下降至43-56μm。目前，行业内主流厂商已掌握35μm规格碳钢线（对应母线直径约40μm）生产技术，逼近碳钢丝母线的物理性能极限。硅片切割过程中，母线需要有足够的力学性能，40μm以下的钢丝存在破断拉力偏小、切割能力不足等问题。以钨丝线作为金刚线母线，在强度等方面具备优势，进一步细线化空间大，有希望成为金刚线母线发展的主要方向之一。如钨丝线能克服产能、线长、品质稳定性等产业化难点，得到广泛应用，将有望进一步降低金刚线线径，从而推动下游光伏行业降本增效。金刚线行业发展现状及市场格局金刚线是将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在母线（一般为高碳钢丝）上制成的，通过金刚线与被切割物体间进行高速磨削运动，从而实现切割目的。金刚线最早应用于蓝宝石切割，2010年左右开始应用于光伏。在光伏上，金刚线主要用于硅片切割（包括截断和切片，切片为主），其切割性能直接影响硅片质量及电池效率。光伏目前已成为金刚线最大的应用市场，占总需求量90%以上。金刚线切割优势明显，行业全面普及。相比上一代技术砂浆切割，金刚线切割具有出片率更高（切割磨损少）、切割速度快、环境污染小等优势，因此具备较强的竞争优势，在与砂浆切割的竞争过程中逐渐胜出。金刚线切割技术2010年左右开始应用于光伏，早期切割设备与耗材（即金刚线）主要依靠进口，成本相对较高。2014年以来，随着技术的成熟以及国产设备和材料厂商崛起，金刚线切割成本实现快速下降，相对砂浆切割的优势逐渐明显，隆基、中环等领先硅片企业开始转向金刚线切片。单晶领域2017年金刚线切片已全面取代砂浆切片，随后随着黑硅、添加剂法等